1.3 C++语言的基本数据类型与存储形式

分类是我们日常生活中经常碰到的事情。分类指的是把具有相同特征（称为属性）的对象集合抽象为一种“类型”，并且具有一个特定的类型名作为标识。例如，人、学生、树、书、房子等都是类型，而不特指某一具体对象。任何东西都可以归属于某种类型，各个对象以不同的特征值相区别。例如，书的主要属性有：书名、作者、出版社、出版日期。如果特指某本书，这些属性就必然具有特定的数据值。

在程序设计中，数据“类型”是对数据的抽象。类型相同的数据有相同的表示形式、存储格式以及相关的操作。

例如，“整型”数据是计算机表示整数的子集，整数类型的名字是int，以4字节（32二进制位）存储，表示数值范围为-2147 483648～2147 483647。整数可以参与+，-，*，/ 等算术运算。

程序中使用的所有数据都必定属于某一种数据类型。

1.3.1 C++语言的数据类型

C++语言的数据类型表示如图1.1所示。

基本类型是系统用于表示可以直接处理的数据值。结构类型是由一些其他类型按一定规则组合而成的。

指针是一种特殊的简单数据类型，用于表示对象的地址值。

空类型不是值意义可以直接解释的数据类型，它用于表示函数无返回值，或指针所指对象无结构。此时需要通过强类型转换才能解释数据。

1.3.2 数据存储

所有信息在计算机中的存储都采用由0和1组成的代码。内存以字节为基本存储单位，1字节是8位二进制位。例如：

            0000000010101011

表示2字节的二进制数。

不同类型数据占用不同长度的存储空间。例如，字符型（char）数据占1字节，整型（int）占4字节。

不同类型数据的存储长度和格式的不同，决定了数据的示数范围和精度不相同。例如：

2字节表示的短整型数（short int），示数范围为-32768～32767；

4字节表示的整型数（int），示数范围为-2147 483648～2147 483647；

4字节表示的单精度浮点型（float），示数范围为-3.4×1038～3.4×1038，示数精度约为6 位有效数字；

8字节表示的双精度浮点型（double），示数范围为-1.7×10308～1.7×10308，示数精度约为12位有效数字。

另外，在内存中，同一个二进制位串可以用不同的类型解释，因而会表示不同的值。例如，二进制位串：

            0000000001000001

解释为int类型时，值为整数65；解释为char类型时，表示两个字符：一个空字符和一个字符A。

定义一个变量时，计算机根据变量的类型分配存储空间，并以该类型解释存放的数据。

1.3.3 基本数据类型

基本数据类型是语言系统预定义的，用户可以直接引用。本章首先介绍C++语言的基本数据类型，其他数据类型将在后续章节中逐步介绍。

表1.1以32位字长机器为例，给出C++语言基本数据类型描述。如果机器字长16位，则示数范围和精度会有所不同。表中方括号括起来的内容表示在说明语句中可以省略。

1.整型

（1）int

C++的int数据类型按示数范围不同分为：短整数（short int）、有符号短整数（signed short int）、无符号短整数（unsigned short int）、有符号整数（signed int）、无符号整数（unsigned int）、长整数（long int）、有符号长整数（signed long int）、无符号长整数（unsigned long int）等。

除了用十进制数形式表示数据外，C++还可以用八进制数和十六进制数形式表示正整数。

十进制整数是带或者不带正负号，没有小数点，由数字0～9组成的符号串。C++的十进制整数不能以0开始。例如，305、-1094、+7256都是合法的十进制整数。

后缀L（或l）表示长整数，后缀U（或u）表示无符号整数。例如：

            95476L                   //一个长整数
            37821U                   //一个无符号整数
            9573256UL                //一个无符号长整数

八进制数是以0 为前缀，没有小数点，由数字0～7 组成的符号串。八进制数只能表示正整数。例如：

            八进制数  023             //等于十进制数19
            八进制数  0174            //等于十进制数124

十六进制数是以0x（或0X）为前缀，没有小数点，由0～9及a～f（或A～F）组成的符号串。十六进制数只能表示正整数。例如：

            十六进制数  0x3b          //等于十进制数59
            十六进制数  0XFF          //等于十进制数255

（2）bool

C++的逻辑类型用关键字bool定义。逻辑类型只有两个值true和false。

逻辑数据用于表示判断的结果是否成立，所以只有两个可能值。例如，“1 大于3”，这种情况不成立，判断结果为false。“2+3等于3+2”这种情况成立，判断结果为true。

在C++语言中，逻辑值true和false实际上是用整型值1和0参与运算。

【例1-4】输出逻辑数据值。

            #include <iostream>
            using namespace std;
            int main()
            {  bool b;
              b=false;
              cout<<"false: "<<b<<endl;
              b=true;
              cout<<"true: "<<b<<endl;
            }

程序运行结果：

            false: 0
            true: 1

（3）enum

枚举类型是一种用户自定义的数据类型，用关键字enum定义，是用标识符表的序号表示的数据。

【例1-5】输出枚举类型数据值。

            #include <iostream>
            using namespace std;
            enum colour{ red, yellow, blue, white, black };
            int main()
            {  colour c;
              c=red;
              cout<<"red: "<<c<<endl;
              c=blue;
              cout<<"blue: "<<c<<endl;
              c=black;
              cout<<"black: "<<c<<endl;
            }

程序运行结果：

            red: 0
            blue: 2
            black: 4

2.浮点型

浮点型又称实型，即我们通常所说的实数。浮点数由整数部分和小数部分组成。

浮点数有两种示数形式：小数示数法和指数示数法。

小数示数法又称常用示数法，由数字和小数点组成。例如：

            13.89    .638    -452.          //都是正确的小数

指数示数法又称科学示数法，由尾数、指数符和指数组成：

            尾数  E|e  指数

其中，“尾数”可以是整数或小数，“指数”必须是整数。指数符可以为E或e，表示以10为底的指数。对于一个用指数示数法表示的浮点数，尾数和指数都不能省略。例如：

            12E8                          //等于 12×108
            314159E-5                     //等于 314159×10-5
            .618e3                        //等于 0.618×103
            e-7 .E10  1e2.5               //都是非法示数形式

C++语言的浮点数有3种：单精度浮点型（float）、双精度浮点型（double）和长双精度浮点型（long double）。不加后缀的浮点数默认为double型，float型数据后缀为F或f，long double型数据后缀为L或l。例如：

            1.572f   8.94F     .025e2f      //都是单精度浮点数
            60.34    7.13e-3    1e-6        //都是双精度浮点数
            3.14L    .55E12L    23.0L       //都是长双精度浮点数

3.字符型

字符型的类型标识符是char。字符型数据为一对单引号相括的一个字符。例如：

            'A'    '4'    ','    '  '        //都是字符常量。空格也是一个字符

注意，'A' 表示字符，A表示标识符，'4' 表示字符，4表示整数值。

除了直接用字符表示字符型数据外，还可以在ASCII码的八进制数值、十六进制数值之前添加转义符反斜杠“\”，表示把它们的值转换成字符。

            \ddd     \xhh

其中，ddd是1～3位八进制数，hh是1～2位十六进制数。此时，八进制数值和十六进制数值略去前缀0，因为嵌入字符串时，'\0'表示空字符。这种情况特别适用于表示一些不可见的控制符。例如：

            '\101'    '\x41'                //都可以表示'A'
            '\12'         '\x0A'    '\n'    //都可以表示换行
            '\0'                            //空字符

注意空字符与空格字符的区别。空字符的ASCII值为0，空格字符的ASCII值为32。

对一些常用的控制符，C++语言用简洁的转义符代替。例如，换行符表示为'\n'，制表符表示为'\t'等。

在程序中为了表示已经用做语义符如“\”、“'”、“"”等的字符值，要在这些字符前添加 “\”转义：

            '\\'      '\''      '\"'

例如，执行语句：

            cout<<"C++注释行格式为：\" \\\\字符串\" "<<endl;

屏幕的显示结果为：

            C++注释行格式为："\\字符串 "

表1.2列出C++常用的转义字符。

C++没有把字符串作为基本类型。字符串常量是用双引号相括的字符序列，以数组形式存放。例如，以下都是字符串常量：

            "Name"    "2002"     "x"

系统在内存存放字符串时，除了每个符号占一个字节外，还自动添加一个空字符'\0'作为串结束标志。所以，字符'x' 和字符串 "x" 的数据类型和存储形式不一样。